發(fā)酵工藝家們試圖通過對發(fā)酵罐環(huán)境的準(zhǔn)確控制來達(dá)到 培養(yǎng)潛力的最大限度，可是究竟什么樣的環(huán)境條件才能得到 生物或產(chǎn)物的最佳產(chǎn)量還缺乏了解。為了充分了解和控制某 一發(fā)醉過程，知道該發(fā)酵過程每一瞬時的狀態(tài)是必要的，并 且還需要知道生物對這一套能測定出來的環(huán)境條件如何反 應(yīng)。過程的最佳化需要準(zhǔn)確的和迅速反饋的調(diào)控。將來，計(jì) 算機(jī)會是大多數(shù)發(fā)酵過程的不可分割的部分，但是目前還缺 少非常靈敏的探測器。這些探側(cè)器應(yīng)能對發(fā)醉過程中的化學(xué) 成分進(jìn)行追蹤分析。 發(fā)酵通常分為三個階段或三種規(guī)模。在第一階段中是用 簡的微生物學(xué)技術(shù)，例如平皿，錐形瓶等，來完成基本的 篩選程序，接下去是中間試驗(yàn)，以確定容積為5-200升時 的最佳操作條件。最后的階段是轉(zhuǎn)向工廣規(guī)模的研究，以研 究如何實(shí)現(xiàn)最終的經(jīng)濟(jì)效益。
生物工程專家們的目標(biāo)是在上述所有階段中為反應(yīng)過程 保持最佳的環(huán)境條件。這些環(huán)境條件既及化學(xué)因素(底物 濃度等)也及物因素(物質(zhì)轉(zhuǎn)移能力，混合能力，能量 消耗等)。當(dāng)從一種規(guī)模擴(kuò)大為另一種規(guī)模時，物因子尤 其是最重要的問題。

必須給每種生物工程設(shè)計(jì)出最適宜的容器系統(tǒng)，而且對 在容器里發(fā)生的生物過程，能進(jìn)行監(jiān)測和控制。這種容器系 統(tǒng)就是發(fā)酵罐，它為生物催化劑提供一個物質(zhì)環(huán)境，使其在 那里與底物發(fā)生相互作用。發(fā)酵罐種類很多，從簡的攪拌 罐到裝配不同水平計(jì)算機(jī)輸入信號的復(fù)雜整合系統(tǒng)。有兩種 不同類型的發(fā)酵罐或容器系統(tǒng)。
第一種主要是非無菌的，不 絕對要求用嚴(yán)格純培養(yǎng)的微生物來工作，例如釀酒、面包酵 母的生產(chǎn)、排水處系統(tǒng)等。
第二類是生產(chǎn)這些化合物，要 求嚴(yán)格無菌操作，例如杭菌素、氛基酸、多糖和細(xì)胞蛋白 的生產(chǎn)，在這類發(fā)酵罐中必須排除異種微生物，這使工程建 設(shè)和操作都遇到一些麻煩。
不論哪種發(fā)酵罐，主要目標(biāo)還是使生物的生長和生物生 產(chǎn)的某一產(chǎn)物，處于最佳狀態(tài)。為了達(dá)到這一目的，必須設(shè) 計(jì)出最適宜的培養(yǎng)條件，包括下列各項(xiàng):有能源，有滿足生 物需要的主要營養(yǎng)物質(zhì)，在培養(yǎng)基中沒有起抑制作用的化合 物，接種可靠以及級最有利的物化學(xué)條件等

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